Глава XI абсорбционные и пароэжекторные холодильные машины

§ 1. Абсорбционные холодильные машины

Водоаммиачная абсорбционная машина. В абсорбционных хо-лодильных машинах в качестве рабочих веществ используют рас­творы, состоящие из двух компонентов с резко различными темпе­ратурами ки-пения при одинаковом давлении. Собственно хлад­агентом является компонент с низкой температурой кипения. Вто­рой компонент с значи-тельно более высокой температурой кипения называется абсорбентом. Чаще всего в качестве холодильного агента применяют аммиак, а в ка-честве абсорбента — воду, кото­рая обладает свойством жадно погло-щать, или абсорбировать, пары аммиака.

Принципиальная схема абсорбционной водоаммиачной холо­дильной машины представлена на рис. 140. В этой машине, как и в паровой (компрессионной системы), холод получается благодаря кипению аммиака в испарителе при низкой температуре. Роль конденсатора, ре-гулирующего вентиля и испарителя ничем не от­личается от роли этих элементов в компрессионной холодильной машине. После конденсации паров аммиака в конденсаторе 2 жид­кий аммиак дросселируется в регу-лирующем вентиле 3 и затем испаряется в испарителе 4 за счет подвода тепла от охлаждае­мой среды.

Перенос паров холодильного агента из испарителя в конден­сатор со-вершается при помощи абсорбента, непрерывно циркули­рующего меж-ду абсорбером и кипятильником (генератором).

Пары аммиака из испарителя непрерывно засасываются в аб­сорбер 5, где поглощаются слабым водоаммиачным раствором, притекающим сюда из кипятильника 1 через регулирующий вен­тиль 7. Процесс абсо-рбции происходит при постоянном давлении , немного меньшем дав-ления в испарителе. Этот процесс сопро­вождается выделением тепла , которое отводится от абсорбера при помощи охлаждающей воды.

Образовавшийся в абсорбере крепкий раствор насосом 6 по­дается в кипятильник. На перемещение жидкости из области низкого давления в абсорбере в область высокого давления р в кипятильнике затрачи-вается работа .

Абсорбционные холодильные машины 225

В кипятильнике водоаммиачный раствор выпаривается при постоян-ном давлении, немного большем, чем давление в конден­саторе (на ве-личину сопротивлений в трубопроводах). Для этого расходуется тепло отбираемое от греющего водяного пара или другого источника. В результате кипячения раствора выделяются пары аммиака, которые поступают в конденсатор и в нем сжи­жаются под воздейст­вием воды, отводящей тепло конденсации Q. Кроме того, образуется истощенный

р аствор, который дроссели-руется в регулирующем вен­тиле 7 и при пониженном давлении снова возвра­щается в абсорбер для поглощения паров ам­миака из испарителя.

Таким образом, в этой ма-шине аммиак не­прерывно циркулирует между основны-ми эле­ментами — конденса-тором, регулирующим вен-тилем, испарите­лем и систе-мой абсорбер — кипятиль-ник. Одновременно цирку­лирует водоаммиачный раствор между абсор-бером, насосом, кипятильником и регулирующим вентилем.

Уравнение теплового баланса абсорбционной машины:

Степень экономичности работы абсорбционной холодильной маши-ны характеризуется тепловым коэффициентом, который представляет собой отношение полученной холодопроизводительности к затраче-нному теплу

226 Холодильные машины, действующие с затратой тепла

В практике применяют водоаммиачные абсорбционные машины с теплообменником, ректификатором и дефлегматором (рис. 141), кото-рые включают в схему машины для повышения эко­номичности холоди-льного цикла.

Теплообменник служит для подогрева крепкого рас­твора на пути в кипятильник за счет охлаж-дения слабого, поступающего из кипятиль­ника в абсорбер. Он уме-нь­шает расход греющего пара в кипятильнике и охлаждаю­щей во-ды в абсорбере.

/ — кипятильник; 2 — ректификатор; 3 —де­флегматор; 4 — теплообменник; 5 — регули­рующий вентиль; 6—абсорбер; 7—насос для подачи раствора

Ректификатор служит для отделения паров холодиль­ного агента от паров абсор­бента, которые в некотором количестве образуются при кипячении раствора в кипя­тильнике. Смесь паров хлад­агента и абсорбента из кипя­тильника поступает в ректи­фикатор и взаимодействует в нем с крепким раствором, направляемым в кипятиль­ник для выпаривания. Смесь охлаждается и становится по содержанию холодильного агента более концентрированной, равновесной крепкому раствору.

Дефлегматор, охлаждаемый водой, предназначен для дальней­шей очистки паров хладагента от паров абсорбента. В машинах с рабочим веществом аммиак + вода после дефлегматора получают практически чистый аммиак (с концентрацией направ­ляемый в конденса-тор.

Недостаточная очистка паров аммиака от паров воды в дефлег­маторе нарушает устойчивый температурный режим в испари­тельной системе. Кроме того, для получения заданных температур приходится работать при более низких давлениях в испарителе и абсорбере, что неэкономич-но.

Абсорбционные холодильные машины 227

Тепловой коэффициент абсорбционной холодильной машины значи-тельно ниже холодильного коэффициента паровой компрес­сионной ма-шины. Однако достоинство абсорбционной машины заключается в том, что для ее работы можно использовать очень дешевые источники тепла — отработанный пар, отходящие газы, горячую воду, солнечную энергию и т. п.

Абсорбционная холодильная машина в действительности мо­жет ока-заться значительно экономичнее компрессионной. При ра­боте на низ-кие температуры (—35° С и ниже) эта машина эконо­мичнее компрес-сионной даже при условии, если она снабжается паром от специально построенной котельной.

Расход воды в абсорбционной машине больше, чем для компрессио-нной. Но отработанная вода имеет довольно высокую тем­пературу и может быть использована для бытовых и технологи­ческих нужд, особе-нно в пищевом производстве.

Ограниченное распространение абсорбционных водоаммиачных ма-шин объясняется главным образом их повышенной металлоем­костью в сравнении с компрессионными машинами.

Бромисто-литиевая абсорбционная машина. За последнее де-сятилетие в СССР и за рубежом получают распространение броми­сто-литиевые абсорбционные машины, предназначенные для тем­ператур кипения > 0° С. В сравнении с водоаммиачными они отличаются большей компактностью и меньшим весом.

Рабочие процессы бромисто-литиевой машины аналогичны процес-сам водоаммиачной машины.

В схеме (рис. 142) этой машины имеются некоторые особенно­сти, обусловленные свойствами хладагента и абсорбента, применяе­мых в этой машине, т. е. воды и водного раствора бромистого лития.

Насосом в кипятильник подается из . абсорбера насыщенный водой раствор бромистого лития. Здесь за счет тепла греющего пара или горя-чей воды, подводимых в нагревательные трубы, про­исходит выпарива-ние раствора. Из раствора выделяется чистый водяной пар, не требую-щий ректификации, который поступает прямо в конденсатор. Под дейс-твием охлаждающей воды пар кон­денсируется. Образующийся конден-сат через гидравлический затвор сливается в испаритель. Сюда же от охлаждаемого объекта поступает отепленная вода, которая разбрызги-вается при помощи специальных форсунок. Испаритель соединен с абсорбером. Упругость водяного пара над раствором бромистого лития в абсор­бере ниже упругости насыщенного водяного пара в испарителе.

Поэтому в нем происходит частичное испарение воды, сопровождаемое охлаждением остального количества ее до температуры +3, + 5° С.

228 Холодильные машины, действующие с затратой тепла

Охлажденная вода из испарителя перекачивается на охлаж­даемый объект, а образующиеся пары воды всасываются в абсорбер и поглоща-ются раствором бромистого лития. Тепло, выделяемое в процессе абсо-рбции, отводится охлаждающей водой.

Насыщенный водой раствор бромистого лития из абсорбера закачи-вается насосом в две линии; меньшая часть раствора через теплообмен-ник направляется для выпаривания в кипятильник, а остальное количе-

ство смешивается с раствором, идущим из кипятильника через теплооб-менник, и поступает в абсорбер через разбрызгивающие форсунки.

Рабочие процессы в аппаратах бромисто-литиевой машины протека-ют при глубоком вакууме, и поэтому неизбежно попадание воздуха в систему. Вакуум-насосы обеспечивают непрерывное удаление воздуха из абсорбера и конденсатора.

Аппараты бромисто-литиевой машины выполняют из тонко­стенных труб, так как они работают под вакуумом. Ввиду агрессивности броми-стого лития к черным металлам трубы в кипятиль­нике и абсорбере изготовляют из медно-никелевого сплава или нержавеющей стали.

Пароэжекторная холодильная машина 229

Кожухи аппаратов внутри покрывают слоем никеля.

Бромисто-литиевые машины холодопроизводительностью 400— 3500 квт ( 350—3000 мкал/ч) начинают применяться в уста­новках кондиционирования воздуха, а также в различных произ­водствах для охлаждения воды.